專利名稱：具有壓敏金屬膜片的壓力傳感器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓力傳感器，其具有對于待測量壓力敏感的金屬膜片。
背景技術：
JP-A-7-243926公開了一種具有壓敏金屬膜片的壓力傳感器的一個例子。這種壓力傳感器的要素在本文附圖5中示出。這種壓力傳感器是一種膜片密封型壓力傳感器，其具有彼此相連從而在其間形成壓力檢測腔J5的連接器殼體J1和外殼J2。連接器殼體J1的下端插入外殼J2的安裝空間J4，并且形成安裝空間J4的壁的上端靠著連接器殼體J1的臺肩而彎折。金屬膜片J3的外周邊部分連接至環形焊縫J9，該環形焊縫J9被夾在連接器殼體J1和外殼J2之間。
傳感元件J6置于由金屬膜片J3所包圍的壓力檢測腔J5中。壓力檢測腔J5中充滿密封液體J8以便將作用在金屬膜片J3上的壓力傳遞到傳感元件J6。將連接器殼體J1和外殼J2連接起來的部分由O形環J7所密封。壓力傳感器由形成在外殼J2底部的螺釘連接至其中包含有流體的管道或部件。引入壓力傳感器的壓力作用在金屬膜片J3上并由傳感元件J6所檢測。
為了防止引入壓力傳感器的流體通過將環形焊縫J9和外殼J2連接起來的部分而泄漏，環形焊縫J9和外殼J2由同樣的材料制成并且在接觸部分J10被焊接在一起。為了在環形焊縫J9和外殼J2之間獲得堅固的焊縫強度，兩者必須由同樣的材料制成，例如碳鋼S15C或SUS。
另一方面，壓力傳感器所連接至的管道或部件通常由例如鋁等材料制成。如果由碳鋼制成的外殼J2連接至由鋁制成的管道，在兩種彼此接觸的不同材料之間就產生了電勢差。這種電勢差可高達0.5伏。在鋁制的管道中極有可能會出現由于電池效應而引起的腐蝕。為了避免這樣的腐蝕，可以想到用與壓力傳感器所連接至的管道相同的材料(例如鋁)制造外殼J2。然而，這導致很難將由SUS等制成的環形焊縫J9與鋁制外殼J2焊接在一起。這是因為SUS的熔點比鋁的熔點高得多。而且，很難將金屬膜片J3和環形焊縫J9的材料改變為其它材料，因為例如SUS等材料對于這些要獲得焊接部分高度可靠性和高強度的部件來說是最合適的。
發明內容
本發明正是考慮到上述問題而得到的，并且本發明的一個目的是提供一種即使外殼由一種與金屬膜片所用材料不同的材料(例如鋁)制成時也具有良好密封結構的改進壓力傳感器。
根據本發明，壓力傳感器的傳感器外殼由樹脂制成的圓柱形連接器殼體和由例如鋁等材料制成的圓柱形外殼所組成。連接器殼體和外殼彼此牢固地連接，從而在其中形成壓力檢測腔。壓力檢測腔由金屬膜片所限定，待檢測的壓力作用在該金屬膜片上。傳感元件置于壓力檢測腔中，并且用于將作用在金屬膜片上的壓力傳遞到傳感元件的液體被密封在壓力檢測腔中。傳感元件根據傳遞到那里的壓力量輸出電信號，并且該電信號被發送到外部電路(例如電控單元)。
外殼具有一個安裝面，連接器殼體的下端安裝在該安裝面上。相對厚的環形板置于安裝面上并且通過焊接等連接至安裝面。推板置于環形板之上，并且金屬膜片的外周邊部分被夾在環形板和推板之間。這三個組件，即環形板、金屬板和推板，都是由相同或類似的材料(例如碳鋼)制成并且通過激光焊接等彼此牢固地相連接。因而，限定壓力檢測腔的金屬膜片被牢固地夾持在連接器殼體和外殼之間。
一個或多個圓形凸起可形成于安裝面或者環形板的面對安裝面的表面上。環形板可通過電阻焊接由環形凸起連接至安裝面。在安裝面之下可形成圓形槽，以使得待檢測的壓力進入圓形槽以便將安裝面朝著推板向上推動。
相對厚的環形板連接至安裝面，并且金屬膜片的外周邊部分被牢固地夾持在環形板和位于環形板之上的推板之間。因此，即使外殼由一種不同于金屬膜片的材料(例如鋁)制成，壓力檢測腔也能穩妥地密封。
在對于下述參考附圖所描述的優選實施例的更好理解之上，本發明的其它目標和特點將會更加明顯。
圖1是橫截面視圖，其示出了作為本發明第一實施例的壓力傳感器；圖2是橫截面視圖，其示出了形成于外殼上的凸起的概念性結構，作為第一實施例的修改形式；圖3是橫截面視圖，其示出了形成于環形板上的凸起的概念性結構，作為本發明的第二實施例；圖4是橫截面視圖，其示出了作為本發明第三實施例的壓力傳感器；和圖5是橫截面視圖，其示出了一種常規的壓力傳感器。
具體實施例方式
以下參考圖1描述本發明的第一實施例。圖1所示的壓力傳感器S1用作，例如檢測安裝在機動車輛上的空調系統的致冷劑管道中致冷劑的壓力的壓力傳感器。通過將連接器殼體10(作為第一殼體)和外殼30(作為第二殼體)連接起來而形成傳感器殼體100。壓力檢測腔40形成于連接器殼體10和外殼30之間，并且傳感元件20置于壓力檢測腔40中。
連接器殼體10基本上為圓柱形狀并且由樹脂材料(例如聚苯硫醚(PPS)或聚對苯二甲酸丁二酯(BBT))制成。圓柱形的連接器殼體10具有下端10a，其上形成有凹下部分11。傳感元件20置于凹下部分11中。傳感元件20具有一個膜片，其上形成有測量電阻。作用于膜片上的壓力被轉換成用作傳感器信號的電信號。傳感元件20通過陽極接線頭等連接至由玻璃制成的基片21，并且基片21連接至凹下部分11的下表面。
將傳感元件20電連接至外部電路的終端引線12在樹脂殼體10中一起模壓制成。終端引線12由鍍有鎳等的黃銅絲制成。每根終端引線12的下端從凹下部分11的下表面伸出，并且其上端暴露在連接器殼體10的開口15中。利用由金或鋁制成的接合線將每根終端引線12的下端電連接至傳感元件20。終端引線12和連接器殼體10之間的縫隙由密封材料14(例如硅樹脂)所密封。連接器殼體10的上開口15形成了一個將終端引線12連接至外部電路(例如安裝在車輛上的電控單元)的連接器。
外殼30具有一個安裝空間30a，連接器殼體10的下端插入其中。外殼30由輕金屬(例如鋁或硬鋁)制成，所用材料與壓力傳感器S1所連接至的管道或部件的材料相同。外殼30具有一個將待檢測的壓力引入的壓力引入孔31和一個將壓力傳感器S1連接至管道或部件的螺釘32。
如圖1所示，外殼30包括一個形成安裝空間30a的下表面的安裝面30b。環形板35b放置在安裝面30b上，并且通過焊接由一個圓周地形成于安裝面30b上的圓形凸起30c連接至安裝面30b。推板35a放置在環形板35b上，并且金屬膜片34的外周邊部分夾在環形板35b和推板35a之間。推板35a、金屬膜片34的外周邊部分和環形板35b通過焊接連接在一起。
金屬膜片34由例如SUS-630等制成，推板35a由例如SUS-316L等制成。環形板35b優選地由SUS-316L或碳鋼制成。也可以用SUS和鋁的覆層材料，或者鐵和鋁的覆層材料，制造環形板35b。環形板35b的厚度大于金屬膜片34的厚度，也就是厚度大于0.3mm。優選地，環形板35b的厚度設置在從1.0mm至1.5mm的范圍內。
環形板35b通過電阻焊接由圓周地形成于安裝面30b上的圓形凸起30c連接至安裝面30b。因此，環形板35b被牢固地連接至安裝面30b。形成安裝面30a的壁的上端36靠著連接器殼體10的臺肩而豎立，如圖1所示。因而，連接器殼體10和外殼30彼此牢固地相連接。
壓力檢測腔40形成于連接器殼體10的凹下部分11中，由金屬膜片34所包圍或限定。壓力傳遞液體41(例如氟油)被密封入壓力檢測腔40，以使得密封的液體41覆蓋傳感元件20和接合線13。通過壓力引入孔31引入的壓力作用在金屬膜片34上。壓力從金屬膜片34通過密封的液體41傳遞到傳感元件20。表示由傳感元件20檢測到的壓力的電信號通過接合線13和終端引線12引出到外部電路。圓形槽42形成于連接器殼體10的下端10a上，并且0形環43置于圓形槽42中以密封壓力檢測腔40。
下面將簡短地解釋制造壓力傳感器S1的過程。首先，準備連接器殼體10，其中模制有終端引線12。其上載有傳感元件20的基片21借助于膠粘劑(例如硅樹脂)連接至凹下部分11的下表面。然后，將密封材料14供給到凹下部分11以達到凹下部分11的下表面。將傳感元件20的表面保持為與密封材料14不接觸。然后，密封材料14被硬化，并且傳感元件20通過接合線13電連接至終端引線12。然后，壓力傳遞液體41被供給到凹下部分11，同時保持連接器殼體以使得凹下部分位于上面。
另一方面，環形板35b置于殼體30的安裝面35b上，并且通過焊接將環形板35b由圓形凸起30c連接至安裝面30b。然后推板35a置于環形板35b之上，并且金屬膜片34的外周邊部分被夾在環形板35b和推板35a之間。然后，這三個組件，即推板35a、金屬膜片34和環形板35b，通過激光焊接等連接在一起。由于這三個組件由相同或類似材料制成，它們能通過焊接很容易且牢固地連接。
然后，外殼30從連接器殼體10的上面結合至連接器殼體10，同時將0形環置于連接器殼體10和外殼30之間。然后，將這個整體置于真空腔中以便吸出包含在這個整體中的空氣。然后，外殼30再相對于連接器殼體10而推壓同時壓下O形環43以便密封壓力檢測腔40。最后，外殼30的端部36朝著連接器殼體10的臺肩而豎立，從而將連接器殼體10和外殼30牢固地連接在一起。
壓力傳感器S1以下述方式運行。壓力傳感器S1連接至其中包含流體的管道或部件。流體通過壓力引入孔31被引入壓力傳感器S1，并且流體的壓力作用在金屬膜片34上。作用在金屬膜片34上的壓力由密封液體41傳遞到傳感元件20。通過傳感元件20檢測壓力，并且相應于所檢測壓力的電信號從傳感元件2輸出。這個信號通過終端引線12發送到外部電路(例如電控單元)。
由于相對較厚的環形板35b通過焊接至圓形凸起30c而連接至安裝面30b，即使環形板35b的材料與外殼30的材料不同，環形板35b也能牢固地連接至外殼30。如果環形板35b由鋼鐵材料(例如鋼)制成而外殼30由鋁制成，兩者也能牢固地連接。由于金屬膜片34、推板35a和環形板35b都是由相同或類似材料制成，它們能通過焊接很容易且牢固地連接，從而提供了良好密封的壓力檢測腔。
形成于外殼30的安裝面30b上的圓形凸起30c并不限于一個，而是如圖2所示可以形成有多個圓形凸起30c。本發明的第二實施例如圖3所示。在這個實施例中，在環形板35b上形成了圓形凸起35c，從而代替在安裝面30b上形成圓形凸起30c。環形板35b通過焊接由圓形凸起35c連接至安裝面30b。在圖3中圓形凸起為三角形狀，但是也可以是其它形狀。
本發明的第三實施例如圖4所示。在這個實施例中，在外殼30的安裝面30b之下，另外地形成了圓形槽30d。其它結構和第一實施例中相同。待測量的壓力也作用在圓形槽30d上，并且這個壓力用作向上推動安裝面30b的力。因此，通過這個壓力增強了連接環形板35b和安裝面30b的力。
本發明并不限于上述實施例，而是可以對其進行不同地修改。例如，環形板35b可以由磨損所產生的熱連接至安裝面30b。兩者可通過壓凹結合等機械連接。例如硅樹脂等密封液體41可以用氣態材料或其它能傳遞壓力的材料替換。
雖然已經參照前述優選實施例示出和說明了本發明，對于那些本領域的技術人員而言很明顯，在不偏離本發明由所附權利要求限定的范圍之下，其可以作出形式和細節上的改變。
權利要求
1.一種壓力傳感器(S1)，包括具有上端和下端(10a)的連接器殼體(10)，在其下端(10a)上形成有凹下部分(11)；具有安裝面(30b)的外殼(30)，該外殼牢固地連接至連接器殼體以使得安裝面(30b)面對連接器殼體的下端(10a)，從而形成一個整體的傳感器殼體(100)；環形板(35b)，其安裝在外殼的安裝面(30b)上并與其相連接；推板(35a)，其與連接器殼體的下端(10a)相接觸；對作用于其上的壓力敏感的金屬膜片(34)，該金屬膜片(34)的外周邊部分夾在環形板(35b)和推板(35a)之間，其中環形板(35b)、推板(35a)和金屬膜片(34)的外周邊部分彼此牢固地連接；形成于連接器殼體的凹下部分(11)中的壓力檢測腔(40)，其由金屬膜片(34)所限定；和傳感元件(20)，其置于壓力檢測腔(40)中以使得該傳感元件(20)檢測作用于金屬膜片(34)上的壓力。
2.如權利要求1所述的壓力傳感器，其中環形板(35b)的厚度大于0.3mm。
3.如權利要求1所述的壓力傳感器，其中環形板(35b)的厚度處于1.0mm至1.5mm的范圍內。
4.如權利要求1-3中任一所述的壓力傳感器，其中圓形凸起(30c)形成于安裝面(30b)上，并且環形板(35b)連接至該圓形凸起(30c)。
5.如權利要求1-3中任一所述的壓力傳感器，其中面對外殼(30)的安裝面(30b)的圓形凸起(35c)形成于環形板(35b)上，并且安裝面(30b)連接至該圓形凸起(35c)。
6.如權利要求4或5所述的壓力傳感器，其中形成有多個圓形凸起(30c，35c)。
7.如權利要求1-6中任一所述的壓力傳感器，其中在外殼(30)的安裝面(30b)之下形成有圓形槽(30d)，以使得安裝面(30b)被作用于金屬膜片(34)的相同壓力向上推向環形板(35b)。
8.如權利要求1所述的壓力傳感器，其中壓力傳遞液體(41)密封在壓力檢測腔(40)中。
全文摘要
本發明公開了一種壓力傳感器(S1)，它包括牢固地連接至外殼(30)的圓柱形連接器殼體(10)和形成于連接器殼體與外殼之間的壓力檢測腔(40)。壓力檢測腔(40)由金屬膜片(34)所限定，該金屬膜片的外周邊部分被牢固地夾在一個將連接器殼體(10)和外殼(30)連接在一起的部分處。相對厚的環形板(35b)連接至外殼的安裝面(30b)，并且金屬膜片(34)的外周邊部分夾在環形板(35b)和置于環形板(35b)之上并且與其相連接的推板(35a)之間。因而，即使外殼由一種不同于金屬膜片(34)的材料(例如鋁)制成，其中包含傳感元件(20)的壓力檢測腔(40)也能穩妥地密封。
文檔編號G01L9/00GK1651889SQ20051000576
公開日2005年8月10日 申請日期2005年1月25日 優先權日2004年2月4日
發明者小野田真稔, 卷田真宏, 二宮猛士, 久保博一 申請人:株式會社電裝